JP6942808B2 - X線検査システムおよび検査方法 - Google Patents
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Description
本願は、2018年9月18日に出願された「X線検査システムおよび検査方法」という名称の中国特許出願201811086635.2の優先権を主張し、本願の全ての内容は、引用により本明細書に組み込まれる。
本発明は、X線検査の分野に関し、特に、X線検査システムおよび検査方法に関する。
しかしながら、現在の検査システムは、散乱ビーム信号の収集効率が低いなどの問題がある。
各列に複数のビーム信号を含む複数列のビーム信号を放射するための光源発生器と、
被検査物を通過した複数列の透過ビーム信号を受信するための第1の検出器と、
前記被検査物を通過した複数列の散乱ビーム信号に対して特異性の選択を行うためのコリメート装置と、
前記コリメート装置によって選択された散乱ビーム信号を受信するための第2の検出器と、
前記複数列の透過ビーム信号および選択された前記散乱ビーム信号に基づいて、前記被検査物の検査結果を決定するためのプロセッサと、
を含み、
前記第1の検出器と前記第2の検出器は、前記被検査物の搬送方向に交互に配置されている、X線検査システム。
光源発生器が、各列に複数のビーム信号を含む複数列のビーム信号を放射し、
第1の検出器が、被検査物を通過した複数列の透過ビーム信号を受信し、
コリメート装置が、前記被検査物を通過した複数列の散乱ビーム信号に対して特異性の選択を行い、
第2の検出器が、前記コリメート装置によって選択された散乱ビーム信号を受信し、
前記複数列の透過ビーム信号および選択された前記散乱ビーム信号に基づいて、前記被検査物の検査結果を決定するステップを含む
X線検査方法。
本発明の他の特徴、目的、および利点は、添付の図面を参照した非限定的な実施例の詳細な説明を読むことによって明らかになり、同一または類似した符号は、同一または類似した特徴を示す。
本願の理解を深めるために、本願の実施例に係る検査システムおよび検査方法について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、これらの実施例は、本願の開示範囲を限定するものではない。
図1に示すように、本実施例におけるX線検査システムは、光源発生器110と、第1の検出器120と、第2の検出器130と、コリメート装置140と、プロセッサ150とを含む。
光源発生器110は、複数列のビーム信号を放射するように構成され、各列のビーム信号は、複数のビーム信号を含む。
コリメート装置140は、被検査物160を通過した複数列の散乱ビーム信号に対して特異性の選択を行う。
第2の検出器130は、コリメート装置140によって選択された散乱ビーム信号を受信する。
プロセッサ150は、複数列の透過ビーム信号および選択された散乱ビーム信号に基づいて、被検査物160の検査結果を決定する。
一実施例では、複数列のビーム信号の入射平面はYOZ平面であり、YOZ平面上の入射点は2次元離散分布している。具体的には、複数列のビーム信号の入射点は、3次元デカルト座標系のZ軸上においては等間隔に配置されており、Y軸上においては等間隔に配置されているか又は不等間隔に配置されている。具体的には、列ビーム信号の入射点によって形成される直線は、Z軸に平行である。
被検査物の散乱ビーム信号の空間サンプリング間隔が(p、Q、r)であると、それぞれ(X、Y、Z)の3方向の離散距離に対応していることがわかる。
Qの式は(1)のようになる。
Q=v×T
(1)
ここで、vは被検査物の搬送速度であり、Tは第1の検出器120の露光時間および第2の検出器130の露光時間である。
L=k×Q
(2)
ここで、kは整数であり、kが固定値である場合、ビーム信号の配列は、被検査物150の移動方向に沿って等間隔周期分布である。等間隔周期分布の場合、毎回第1の検出器120および第2の検出器130によって検査されたビーム信号がk回露光した後、再度同じビーム信号が検査される。したがって、同じ再構成画素点のビーム信号を加算することで、散乱ビーム信号の受信効率を向上させ、ノイズを低減して、ビーム信号の多重化を実現することができる。
X線の減衰の法則は、Beerの法則で説明できる。
ここで、Eは光子エネルギーであり、I0(E)は入射エネルギースペクトルであり、I(E)は透過エネルギースペクトルである。
ここで、IL(E)は低エネルギー等価エネルギースペクトルであり、IH(E)は高エネルギー等価エネルギースペクトルであり、pLとpHとはそれぞれ低エネルギー検査信号と高エネルギー検査信号である。
ここで、Cは定数係数であり、T(E)は被検査物の減衰項であり、具体的には以下のように表される。
第2の検出器130によって検査されたビーム信号は、複数の散乱ビーム信号の合計であり、離散化された後、以下のように記載することができる。
ここで、Yは第2の検出器130の画素座標を表し、s(E、Y)は第2の検出器130の検査エネルギースペクトルを表し、Ωは画素Yに入射可能な全ての散乱ビーム信号の集合を表し、A(X、Y)は散乱ビーム信号に対するコーディングプレートの影響を表す。
ここで、S(q,y)は補正された散乱スペクトルを表し、qは散乱ビーム信号のベクトルであり、コヒーレント散乱ビーム信号のカーネル変数である。
ここで、Eはエネルギーであり、cは光速であり、hは波長であり、(8)は散乱場の物理モデルと求解の中核であり、この物理モデルは線形重畳モデルである。したがって、ARTなどの解法アルゴリズムを用いて解を求めることができる。
たとえば、1番目の第2の検出器130を使用して1列目を検査する場合:
kが固定値でない場合、すなわち列光源間の間隔が等しくない場合、異なる回数に検査されたビーム信号は1つの線型方程式系を構成することができ、連続性制約の条件を追加して方程式系を解くことができ、同様にビーム信号の再利用を実現することもできる。例えば:
一実施例では、散乱ビーム信号の受信効率を向上させ、検査システムのコストを最小限に抑えるために、第1の検出器120は、少なくとも2つの二重エネルギー透過検出器を含む。第2の検出器130は、少なくとも1つの光子計数散乱検出器を含む。
図4に示すように、図4の実線は透過ビーム信号であり、破線は第2の検出器130が受信するコリメート装置140を通過した散乱ビーム信号である。第1の散乱ビーム信号は、同一のビーム信号の異なるボクセル点からの散乱ビーム信号を示し、第2の散乱ビーム信号は、同一列のビーム信号の異なるビーム信号からの散乱ビーム信号を示し、第3の散乱ビーム信号は、異なる列のビーム信号からの散乱ビーム信号を示す。第1の検出器120と第2の検出器130とを交互に配置することにより、隣接する2列のビーム信号によって生成された散乱ビーム信号を同時に検査することができ、光子計数散乱検出器が散乱ビーム信号を検査する使用効率を向上させる。光子計数散乱検出器の前に、コーディングプレートを配置して、解を求める際の安定性を向上させる。
以下は、具体的な実験実施例を示す。
本願の実施例において挙げた信号は、いずれも検査システムの典型的な値であり、kが固定値である周期分布の場合と、kが固定値でない場合ではその分析実施過程が同様である。
上記の検査システムにより検査時間を大幅に低減することができ、検査効率を向上させる。
図6は、本願の実施例に係る検査方法を示すフローチャートである。図6に示すように、検査方法は、以下のステップを含む。
ステップS610において、光源発生器は、各列に複数のビーム信号を含む複数列のビーム信号を放射する。
ステップS630において、コリメート装置は、被検査物を通過した複数列の散乱ビーム信号を特異的に選択する。
ステップS640において、第2の検出器は、コリメート装置によって選択された散乱ビーム信号を受信する。
ステップS650において、複数列の透過ビーム信号および選択された散乱ビーム信号に基づいて、被検査物の検査結果を決定する。
上述の実施例では、その全体または一部は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせによって実現されてもよい。ソフトウェアで実施される場合、その全体または一部は、コンピュータプログラム製品またはコンピュータ可読記憶媒体の形態で実現されてもよい。よって、コンピュータプログラム製品またはコンピュータ可読記憶媒体は、1つまたは複数のコンピュータコマンドを含む。コンピュータプログラムコマンドがコンピュータにロードされ実行されると、本願の実施例に記載されたフローまたは機能が全体的にまたは部分的に生成される。コンピュータは、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、コンピュータネットワーク、または他のプログラム可能装置であってもよい。コンピュータコマンドは、コンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよいし、1つのコンピュータ可読記憶媒体から別のコンピュータ可読記憶媒体に送信されてもよく、例えば、1つのウェブサイト、コンピュータ、サーバーまたは信号センターから有線(同軸ケーブル、光ファイバ、デジタル加入者線(Digital Subscriber Line))または無線(例えば、赤外線、無線、マイクロ波など)の方式で、別のウェブサイト、コンピュータ、サーバーまたは信号センターに送信されてもよい。コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータがアクセス可能な任意の利用可能な媒体であってもよいし、1つ以上の利用可能な媒体を含む集積されたサーバ、信号センターなどの信号記憶装置であってもよい。利用可能な媒体は、磁気媒体(例えば、フロッピーディスク、ハードディスク、磁気テープ)、光媒体(例えば、DVD)、又は半導体媒体(例えば、ソリッドステートハードディスク(Solid State Disk(SSD))等でもよい。
Claims (12)
- X線検査システムであって、
各列に複数のビーム信号を含む平行な複数列のビーム信号を放射するための光源発生器と、
被検査物を通過した複数列の透過ビーム信号を受信するための第1の検出器と、
前記光源発生器から放射されて前記被検査物を通過した複数列の散乱ビーム信号から、異なる列からの散乱ビーム信号の少なくとも一部のビーム信号を選択するためのコリメート装置と、
前記コリメート装置によって選択された散乱ビーム信号を受信するための第2の検出器と、
前記複数列の透過ビーム信号および選択された前記散乱ビーム信号に基づいて、前記被検査物の検査結果を決定するためのプロセッサと、
を含み、
前記第1の検出器と前記第2の検出器は、前記被検査物の搬送方向に交互に配置されている、
ことを特徴とする検査システム。 - 前記光源発生器のビーム信号の出射方向は、3次元デカルト座標系のX軸の正方向であり、前記被検査物の搬送方向は、3次元デカルト座標系のY軸である
ことを特徴とする請求項1に記載の検査システム。 - 前記複数列のビーム信号の入射平面はYOZ平面であり、前記YOZ平面上の入射点は2次元離散分布されている
ことを特徴とする請求項2に記載の検査システム。 - 前記複数列のビーム信号の入射点は、3次元デカルト座標系のZ軸においては等間隔に配置されており、Y軸においては等間隔又は不等間隔に配置されている
ことを特徴とする請求項3に記載の検査システム。 - 前記Y軸上の間隔は、前記被検査物の搬送速度、前記第1の検出器の露光時間、および前記第2の検出器の露光時間によって決定される距離である
ことを特徴とする請求項4に記載の検査システム。 - 前記複数列のビーム信号の入射点によって形成される直線は、前記Z軸に平行である
ことを特徴とする請求項4に記載の検査システム。 - 前記第1の検出器は、少なくとも2つの二重エネルギー透過検出器を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の検査システム。 - 前記第2の検出器は、少なくとも1つの光子計数散乱検出器を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の検査システム。 - 前記第1の検出器は、前記光源発生器と対向している
ことを特徴とする請求項1に記載の検査システム。 - 前記コリメート装置は、前記第2の検出器と対向するコリメータまたはコーディングプレートを含む
ことを特徴とする請求項1に記載の検査システム。 - 前記第2の検出器は、隣接する2つの前記第1の検出器の間に配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の検査システム。 - X線検査方法であって、
光源発生器が、各列に複数のビーム信号を含む平行な複数列のビーム信号を放射し、
第1の検出器が、被検査物を通過した複数列の透過ビーム信号を受信し、
コリメート装置が、前記光源発生器から放射されて前記被検査物を通過した複数列の散乱ビーム信号から、異なる列からの散乱ビーム信号の少なくとも一部のビーム信号を選択し、
第2の検出器が、前記コリメート装置によって選択された散乱ビーム信号を受信し、
前記複数列の透過ビーム信号および選択された前記散乱ビーム信号に基づいて、前記被検査物の検査結果を決定するステップを含む
ことを特徴とするX線検査方法。
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